1-Boc-2-methyl-DL-proline ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมเปปไทด์และเปปไทด์เลียนแบบ (peptidomimetics) กลุ่มป้องกัน Boc (tert-butyloxycarbonyl) มีความสำคัญในการปกป้องหมู่อะมิโนระหว่างปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน อนุญาตให้ทำการถอดกลุ่มป้องกันแบบเลือกสรรเมื่อจำเป็น สารประกอบนี้เป็นสารกลางที่มีคุณค่าในการเคมีทางการแพทย์สำหรับการออกแบบและสังเคราะห์ยาตัวสมัคร โดยเฉพาะยาที่เล็งเป้าไปยังเอนไซม์หรือตัวรับซึ่งอนุพันธ์ของโพรลีนมีบทบาท นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาแคทาลิสต์ชิราลและลิแกนด์สำหรับการสังเคราะห์แบบอะซิมเมตริก ซึ่งช่วยเพิ่มการควบคุมสเตอรีโอเคมีในปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรมของเปปไทด์ เพื่อช่วยในการปรับปรุงโมเลกุลชีวภาพที่มีกิจกรรม