5'-Deoxythymidine เป็นอนุภาคนิวคลีโอไซด์สังเคราะห์ที่คล้ายกับไทมิดีน โดยมีน้ำตาลเดอ็อกซิไรโบสที่ถูกดัดแปลงโดยการขาดกลุ่มไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 5' การดัดแปลงโครงสร้างนี้ทำให้ไม่สามารถถูก phosphorylate โดย kinase ในเซลล์ได้ จึงไม่เหมาะสำหรับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษาการขนส่งนิวคลีโอไซด์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ เนื่องจากถูกจดจำโดยตัวขนส่งนิวคลีโอไซด์ (เช่น ENT1) แต่ไม่สามารถถูกเผาผลาญต่อไปได้ นอกจากนี้ยังใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษากิจกรรมของไทมิดีนไคเนส การเผาผลาญนิวคลีโอไซด์ และเป็นสารมาตรฐานภายในในการวิเคราะห์นิวคลีโอไซด์ การใช้งานยังขยายไปถึงการสังเคราะห์โอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงหรือโปรบสำหรับสำรวจปฏิกิริยาระหว่างดีเอ็นเอ-โปรตีน และกลไกการยับยั้งเอนไซม์โดยไม่มีการยืดห่วงโซ่