Fmoc-D-Leu-Cl นิยมใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะในกระบวนการ solid-phase peptide synthesis (SPPS) เนื่องจากกลุ่ม Fmoc ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกัน (protecting group) สำหรับหมู่อะมิโน ในขณะที่กลุ่มคลอไรด์ช่วยในการเกิดปฏิกิริยาเชื่อมต่อกับกรดอะมิโนอื่น ๆ สารนี้มีความสำคัญในการสร้างเปปไทด์ที่มีโครงสร้างเฉพาะหรือลำดับที่ซับซ้อน โดยเฉพาะในงานวิจัยทางเภสัชวิทยาและชีวเคมี นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีความแม่นยำสูง