tert-Butyl 5-fluoroisoindoline-2-carboxylate ใช้เป็นสารกลาง (intermediate) ในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะในการพัฒนาสารประกอบที่กำหนดเป้าหมายโรคระบบประสาทส่วนกลาง (central nervous system disorders) สารนี้มีบทบาทสำคัญในการเตรียมอนุพันธ์ที่ขึ้นอยู่กับ isoindoline ซึ่งถูกสำรวจเพื่อผลทางการรักษาที่เป็นไปได้ อะตอมฟลูออรีนในโครงสร้างช่วยเพิ่มกิจกรรมทางชีวภาพและความเสถียรทางเมแทบอลิซึมของยาที่ได้ สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการวิจัยเคมีอินทรีย์เพื่อสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน เนื่องจากมีกลุ่มฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาได้ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การผลิตตัวแทนชีวกิจกรรมใหม่ในเคมีเภสัชกรรม