2-咪唑烷酮及其主要衍生物具有酸堿兩性，因此常以咪唑為配體進行合成的金屬配合物，被廣泛應用于有機合成方面。在我國精細化工產品行業的發展中，2-咪唑烷酮及其主要衍生物常常被廣泛地用作人造樹脂的固化劑，同時在化學分析領域中，其也是一種可以廣泛地用于作分子探針和化學發光材料

2-咪唑烷酮能夠地捕獲甲醛分子，因此被廣泛應用于各類除醛領域。它可以用作甲醛清除劑、家居空氣甲醛強效活力酶、甲醛長效融解媒等，有效去除室內空氣中的甲醛污染。

合成方法
二氧化碳法：
以CO2 和胺類或氨基醇類化合物為原料合成2-咪唑烷酮，在無溶劑、無催化劑下以EDA 和CO2 為原料，當反應條件為6 MPa CO2，150 ℃時，得到反應產物2-咪唑烷酮的收率為97%。由于CO2 來源豐富、安全廉價，該方法不僅能夠提高CO2 的附加值，又能合理地利用在石油和天然氣等化工制品生產中所排放的CO2，減少了自然資源的嚴重浪費及污染物大氣排放。因此，此方法逐漸成為了科學領域研究的熱點。

合成方法
光氣法：
光氣法主要是指以光氣為羰基供體，與原料EDA 進行環化縮合反應而生成2-咪唑烷酮，如反應方程式圖1 所示。雖然光氣本身具有反應活性高，時間相對較短、效果快、質量好等多種優點，但是由于其屬于一種具有劇毒性的物質，且反應時需要經過高壓，操作安全系數相對較低。雖然傳統的固體光氣法克服了其中了其中一些傳統光氣法部分的不足，但這種方法得到的收率仍然較低，并且還有可能存在著對廢水、廢氣處理等各個方面的污染。


在醫藥工業中，2-咪唑烷酮是多種新型抗生素和抗血吸蟲病藥的重要中間體。例如，它可以作為美洛西林、阿洛西林等抗生素的合成原料，也可以作為第三代青霉素的基礎原料。這些抗生素在臨床上具有廣泛的應用價值，能夠有效治療多種感染性疾病。
在現代化學工業生產中，2-咪唑烷酮及其衍生物也被認為是一種廣泛利用于液-液萃取、蒸餾、溶劑洗滌等過程，不僅有助于提高在工業生產中的安全性和穩定性，還有助于進一步產品的質量。。另外，咪唑酮類化合物也可作為緩蝕劑添加到金屬中抑制金屬的腐蝕。