Boc-Thr-OtBu ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในห้องปฏิบัติการเคมี โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโนระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ ช่วยให้สามารถควบคุมและเลือกทำปฏิกิริยาเฉพาะจุดได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมเพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีความซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการสร้างพันธะเปปไทด์และการปรับเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลให้มีความเสถียรและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น