Thalidomide-O-C3-acid ใช้หลักในการวิจัยเคมียาและพัฒนายา โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบเภสัชภัณฑ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับยาที่เล็งเป้าไปที่โรคมะเร็งและโรคอักเสบ โครงสร้างของมันช่วยให้สามารถดัดแปลงเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางรักษาของอนุพันธ์ธาลิโดไมด์ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและลดผลข้างเคียง นักวิจัยใช้สารนี้ในการพัฒนายากระตุ้นภูมิคุ้มกันใหม่ที่สามารถควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน ทำให้มีคุณค่าในการรักษาโรคเช่น มัลติเพิลไมโลมา และโรคเรื้อน นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาคุณสมบัติต้านการสร้างเส้นเลือดใหม่ ซึ่งยับยั้งการก่อตัวของหลอดเลือดใหม่ในเนื้องอก เพื่อจำกัดการเติบโตของเนื้องอก การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการบำบัดทดลองสำหรับโรคภูมิต้านตนเอง โดยช่วยปรับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน อย่างไรก็ตาม การใช้งานต้องอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเคร่งครัดเนื่องจากอาจก่อให้เกิดผลข้างเคียงร้ายแรง