N-Fmoc-N-methyl-D-phenylalanine ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะในเทคนิค Solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งเป็นวิธีการสร้างสายเปปไทด์อย่างมีประสิทธิภาพ กลุ่ม Fmoc (Fluorenylmethyloxycarbonyl) ในโมเลกุลทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกัน (protecting group) สำหรับหมู่อะมิโน ซึ่งสามารถกำจัดออกได้อย่างเลือกสรรภายใต้สภาวะเบสอ่อนโดยไม่กระทบต่อกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ การมีหมู่เมทิลที่ตำแหน่ง N ช่วยเพิ่มความเสถียรของเปปไทด์ ส่งผลต่อคุณสมบัติการกำหนดรูปร่าง (conformational properties) และทำให้มีคุณค่าต่อการออกแบบเปปไทด์ที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะเจาะจง สารนี้มักใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์ที่ถูกดัดแปลงสำหรับการพัฒนายา ซึ่งช่วยสร้างเปปไทด์ที่มีคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ที่ดีขึ้น เช่น ความต้านทานต่อการย่อยสลายโดยเอนไซม์ นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในการเตรียม peptidomimetics และการวิจัยที่มุ่งศึกษาการโต้ตอบระหว่างเปปไทด์กับโปรตีน คุณสมบัติแบบ chiral (การกำหนดแบบ D) ทำให้มีประโยชน์ในการสร้างเปปไทด์ที่บริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์สำหรับการประยุกต์ใช้ในเคมียารักษาและชีวเคมี