ใช้ในงานสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสร้างสารประกอบที่มีโครงสร้างของกรดอะมิโนหรือสารอนุพันธ์ เช่น การสังเคราะห์ β-อะมิโนแอซิด หรือสารที่มีโครงสร้างคล้ายเพปไทด์ เนื่องจากหมู่ฟทาลิไมด์สามารถทำหน้าที่เป็นหมู่ป้องกันไนโตรเจน (protecting group) ได้ดี จึงนิยมใช้ในขั้นตอนการสร้างพันธะคาร์บอกซิล-ไนโตรเจนอย่างมีการควบคุม นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาและสารชีวภาพที่ต้องการความจำเพาะสูง โดยเฉพาะในระบบส่งยาแบบมีเป้าหมาย (targeted drug delivery) ที่ต้องการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ภายใต้สภาวะเฉพาะ