N-Chloroacetyl-DL-isoleucine ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์เปปไทด์และสารประกอบที่มีกิจกรรมทางชีวภาพอื่นๆ โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตกรดอะมิโนที่ถูกดัดแปลง ซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนายาเภสัชกรรมและสารเคมีสำหรับการวิจัย สารประกอบนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในสาขาเคมียารักษาโรค ซึ่งช่วยในการสร้างยารักษาที่มีฐานเป็นเปปไทด์ ยารักษาเหล่านี้มักถูกออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายไปยังโรคเฉพาะเจาะจง รวมถึงมะเร็งและโรคเมแทบอลิซึม นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิกิริยาของโปรตีน ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเส้นทางชีวเคมี บทบาทของมันในการอำนวยความสะดวกในการนำกลุ่ม chloroacetyl เข้าสู่โมเลกุล ทำให้เป็นเครื่องมือที่หลากหลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ สามารถพัฒนาโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนที่มีศักยภาพในการใช้รักษาโรค