BOC-THR-OSU ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในกระบวนการทางเคมีอินทรีย์ โดยเฉพาะในขั้นตอนการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาเฉพาะที่ได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษาการทำงานของโปรตีนและเอนไซม์ โดยการนำไปใช้ในการสร้างโมเลกุลเปปไทด์ที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นประโยชน์ในการพัฒนายาและสารชีวโมเลกุลใหม่ๆ