Fmoc-2-chloro-D-phenylalanine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะในการสร้างเปปไทด์ที่มีโครงสร้างเฉพาะทางหรือมีคุณสมบัติทางชีวภาพที่ต้องการ กลุ่ม Fmoc (Fluorenylmethyloxycarbonyl) ในโมเลกุลนี้ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกันที่ช่วยในการควบคุมขั้นตอนการสังเคราะห์เปปไทด์แบบ Solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งเป็นเทคนิคที่นิยมใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยและอุตสาหกรรมยา นอกจากนี้ 2-chloro-D-phenylalanine ยังสามารถนำไปใช้ในการปรับปรุงความเสถียรและกิจกรรมทางชีวภาพของเปปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้น ทำให้เป็นสารสำคัญในการพัฒนายาและสารชีวโมเลกุลที่มีศักยภาพทางการรักษา