The present invention, provides for a deuterium-enriched monoterpene or sesquiterpene such as perillyl alcohol, or a deuterium-enriched isomer or analog of monoterpenes or sesquiterpenes, such as isoperillyl alcohol. The present invention also provides for a deuterium-enriched derivative of a monoterpene or sesquiterpene, such as a perillyl alcohol carbamate, or a deuterium-enriched derivative of an isomer or analog of a monoterpene or sesquiterpene, such as an isoperillyl alcohol carbamate. The deuterium-enriched derivative may be perillyl alcohol or isoperillyl alcohol conjugated with a therapeutic agent such as a chemotherapeutic agent. The present invention also provides for a method of treating a disease such as cancer, comprising the step of delivering to a patient a therapeutically effective amount of a deuterium-enriched compound.La présente invention concerne un monoterpène ou un sesquiterpène enrichi en deutérium, tel que l'alcool périllylique, ou un isomère ou un analogue de monoterpènes ou de sesquiterpènes enrichi en deutérium, tel que l'alcool isopérillylique. La présente invention porte également sur un dérivé d'un monoterpène ou d'un sesquiterpène enrichi en deutérium, tel que le carbamate d'alcool périllylique, ou un dérivé d'un isomère ou un analogue d'un monoterpène ou d'un sesquiterpène enrichi en deutérium, tel que le carbamate d'alcool isopérillylique. Ledit dérivé enrichi en deutérium peut être un alcool périllylique ou isopérillylique conjugué à un agent thérapeutique, tel qu'un agent chimiothérapeutique. La présente invention porte également sur une méthode de traitement d'une maladie telle que le cancer, comprenant l'étape d'administration d'une quantité thérapeutiquement efficace d'un composé enrichi en deutérium à un patient.