N-Cbz-D-valine ใช้หลักในการสังเคราะห์เปปไทด์เป็นกลุ่มปกป้อง (protecting group) สำหรับกรดอะมิโน D-valine ซึ่งช่วยป้องกันปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเภสัชภัณฑ์และเปปไทด์ชีวภาพ ความเสถียรภายใต้สภาวะปฏิกิริยาต่างๆ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ นอกจากนี้ ยังช่วยในการถอดกลุ่มปกป้องของอะมิโนอย่างเลือกสรร สนับสนุนการสร้างโซ่เปปไทด์ที่ซับซ้อนแบบขั้นตอนต่อขั้นตอน