Thalidomide-O-amido-C4-NH2 ถูกนำมาใช้หลักๆ ในสาขาเคมีทางการแพทย์และการพัฒนายา โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์ยาที่มีเป้าหมายเฉพาะเจาะจง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกแบบ proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ถูกออกแบบมาเพื่อย่อยสลายโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรคโดยอาศัยระบบ ubiquitin-proteasome

ในการวิจัยด้านมะเร็ง สารนี้ถูกสำรวจเพื่อศักยภาพในการสร้างยาที่เลือกย่อยสลายโปรตีน oncogenic โดยเฉพาะ ซึ่งนำเสนอแนวทางการรักษามะเร็งแบบใหม่ นอกจากนี้ ยังถูกศึกษาวิจัยในการพัฒนายาที่ปรับการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งสามารถปรับสมดุลระบบภูมิคุ้มกันเพื่อรักษาโรคภูมิต้านตนเองหรือเสริมสร้างการตอบสนองต้านเนื้องอก โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของสารนี้ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับลิแกนด์ต่างๆ ได้ ทำให้สามารถกำหนดเป้าหมายโปรตีนที่สนใจได้อย่างแม่นยำ ความยืดหยุ่นนี้ทำให้สารนี้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาการแพทย์เฉพาะบุคคลและการสร้างสรรค์การรักษารุ่นใหม่