2-Chloroadenine ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์อนุพันธ์นิวคลีโอไซด์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนายาแก้ไวรัสและยารักษามะเร็ง โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตสารประกอบ เช่น cladribine และ clofarabine ซึ่งใช้ในการรักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดบางชนิดและโรคมะเร็งเลือดอื่นๆ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการวิจัยเพื่อศึกษากลไกทางชีวเคมีและเส้นทางการเมแทบอลิซึมของนิวคลีโอไทด์ ช่วยในการค้นพบยารักษาใหม่ๆ บทบาทในการปรับเปลี่ยนกรดนิวคลีอิกยังทำให้มีคุณค่าในการทำโมเลกุลชีววิทยาสำหรับการสำรวจโครงสร้างและหน้าที่ทางพันธุกรรม