D-tert-Leucine Methyl Ester Hydrochloride ถูกนำไปใช้เป็นหลักในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะสารประกอบ chiral building block สำหรับการสังเคราะห์สาร bioactive ต่าง ๆ โครงสร้างที่ถูกขัดขวางเชิง steric ทำให้มีคุณค่าต่อการพัฒนายาที่มีพื้นฐานจากเปปไทด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและ bioavailability นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการเตรียม enzyme inhibitors และ receptor antagonists โดยเฉพาะในการวิจัยที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติทางระบบประสาทและเมแทบอลิซึม นอกจากนี้ สารประกอบนี้ยังถูกนำไปใช้ใน organic synthesis เพื่อนำ chiral centers เข้ามา ซึ่งช่วยในการสร้างสาร enantiomerically pure สำหรับการประยุกต์ใช้ใน medicinal chemistry บทบาทของมันใน asymmetric synthesis ยังสนับสนุนการผลิต intermediates ความบริสุทธิ์สูงสำหรับการพัฒนายา