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碳酸二甲酯（DMC）是一個有機化合物，可看作碳酸的二甲基酯。它是可燃的澄清液體，沸點90°C，不溶于水，可用作甲基化試劑。相比其他甲基化試劑，如碘甲烷和硫酸二甲酯，碳酸二甲酯毒性較小，而且可被生物降解。
以前以光氣為原料制取碳酸二甲酯的方法已不常用，取而代之的是用甲醇在氧氣存在下的催化氧化羰基化反應制得，較之以前的方法更加環保。
碳酸二甲酯可對苯胺、酚和羧酸進行甲基化，但很多反應都需高壓。可以在回流DMC時加入DBU，以催化碳酸二甲酯甲基化羧酸的反應：
碳酸二甲酯的用途非常廣泛，可以代替光氣作羰基化劑、代替硫酸二甲酯（DMS）作甲基化劑，還可以作為低毒優良溶劑和潛在的汽油添加劑。
光氣具有反應活性高的優勢，但光氣的副產物有劇毒并具有高腐蝕性，因此其面臨巨大的環保壓力，在環保政策壓力日益加大的背景下光氣將會逐漸被淘汰。碳酸二甲酯具有類似的親核反應中心，當它的羰基受到親核進攻時，酰氧鍵斷裂，形成羰基化合物，副產物為甲醇。因此碳酸二甲酯可以代替光氣成為一種安全的反應試劑合成碳酸衍生物，如氨基甲酸酯農藥、聚碳酸酯（PC）、異氰酸酯（MDI、TDI等），其中聚碳酸酯（PC）是未來碳酸二甲酯需求量最大的領域。
硫酸二甲酯與光氣比較類似，也有很大的毒性，副產物硫酸污染較大。碳酸二甲酯的甲基碳收到親核進攻時，其烷氧鍵斷裂，生產甲基化產物，效果與 DMS 類似但反應收率更高、工藝更簡單。主要用途包括合成有機中間體、醫藥產品、農藥產品等。
硫酸二甲酯具有優良的溶解性，其熔沸點范圍窄，在4℃~93℃之間，表面張力大，粘度低，同時具有較高的蒸發溫度和較快的蒸發速度，因此可以作為低毒溶劑用于涂料工業和醫藥行業。
硫酸二甲酯還具有閃點高、蒸汽壓低和空氣中爆炸下限高等特點，因此是集清潔性和安全性于一身的綠色溶劑。
硫酸二甲酯分子中氧含量高，達53%，還能夠優良的提高辛烷值作用，并且具有無相分離、低毒和快速生物降解性等性質。使汽油達到同等氧含量時使用的硫酸二甲酯的量比甲基叔丁基醚（MTBE）少4.5倍，從而降低了汽車尾氣中碳氫化合物、一氧化碳和甲醛的排放總量。此外還克服了常用汽油添加劑易溶于水、污染地下水源的缺點，因此硫酸二甲酯將成為替代MTBE的最有潛力的汽油添加劑之一。