Fmoc-N-Methyl-D-Isoleucine ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสังเคราะห์เปปไทด์แบบเฟสแข็ง (SPPS) สารนี้ทำหน้าที่เป็นอนุพันธ์กรดอะมิโนที่ได้รับการป้องกัน โดยที่กลุ่ม Fmoc (fluorenylmethyloxycarbonyl) ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกันชั่วคราวสำหรับหมู่อะมิโน ซึ่งช่วยให้สามารถเพิ่มกรดอะมิโนตามลำดับเพื่อสร้างเปปไทด์ด้วยความแม่นยำสูง การเมทิลเลชันที่ N ของส่วนของไอโซลูซีนนำเสนอข้อจำกัดทางโครงสร้างเชิงคอนฟอร์เมชัน ซึ่งสามารถเพิ่มความเสถียรและกิจกรรมทางชีวภาพของเปปไทด์ที่ได้ สารนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาเปปไทด์เลียนแบบ (peptidomimetics) และเปปไทด์บำบัด โดยที่การปรับโครงสร้างเฉพาะถูกจำเป็นเพื่อให้บรรลุคุณสมบัติทางเภสัชวิทยาที่ต้องการ การประยุกต์ใช้ของมันมีความสำคัญในด้านการวิจัย เช่น การค้นพบยา ชีวเคมี และชีววิทยาระดับโมเลกุล โดยที่เปปไทด์ที่กำหนดเองถูกออกแบบสำหรับการศึกษาการโต้ตอบของโปรตีน กลไกเอนไซม์ และเป็นตัวแทนบำบัดที่เป็นไปได้