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La dimetilhidrazina es el nombre dado a dos posibles compuestos con la fórmula C2H8N2. Estos son:
1,1-dimetilhidrazina, donde ambos grupos metilos están adheridos al mismo átomo de nitrógeno. Se usa frecuentemente como combustible de cohetes.
1,2-dimetilhidrazina, donde un grupo metilo está adherido a cada uno de los átomos de nitrógeno. Es un poderoso cancerígeno, asociado al cáncer de colon en las ratas.