2,4-Dichloro-5-(methyl-d3)-pyrimidine ใช้เป็นอะนาล็อกเดยูเทอเรตในการสังเคราะห์สารประกอบเภสัชภัณฑ์ที่ติดฉลาก โดยเฉพาะในการพัฒนายาที่กำหนดเป้าหมายไปยังเส้นทางชีวภาพเฉพาะ เป็นตัวกลางสำคัญในการเตรียมอนุพันธ์ไพริมิดีนเดยูเทอเรต ซึ่งมีค่ามากในการศึกษาการเมแทบอลิซึมและการค้นพบยา การรวมของเดยูเทอเรียมช่วยเพิ่มความเสถียรและคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ของโมเลกุลที่ได้ ทำให้มีประโยชน์สำหรับการวิจัยในเคมีเวชศาสตร์ นอกจากนี้ ยังใช้ในการผลิตสารเคมีเกษตร ซึ่งสารประกอบเดยูเทอเรตสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของยาฆ่าแมลงหรือสารกำจัดวัชพืช บทบาทของมันในการติดฉลากไอโซโทปยังสนับสนุนเทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูง เช่น สเปกโทรเมตรีมวล เพื่อติดตามและระบุกระบวนการเคมี