Fmoc-HoLeu-OH ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการสังเคราะห์เปปไทด์ในฐานะบล็อกก่อสร้างสำหรับการรวม hydroxy leucine เข้าสู่สายเปปไทด์ กลุ่มป้องกัน Fmoc (fluorenylmethyloxycarbonyl) ช่วยให้สามารถถอดกลุ่มป้องกันได้อย่างเลือกสรรในระหว่างการสังเคราะห์เปปไทด์แบบเฟสของแข็ง (solid-phase peptide synthesis) ซึ่งช่วยให้สามารถประกอบเปปไทด์แบบขั้นตอนได้ สารประกอบนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์เปปไทด์ชีวภาพและ peptidomimetics โดยที่ hydroxy leucine มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความเสถียร ความละลาย หรือกิจกรรมทางชีวภาพ นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนายา 기반เปปไทด์ การวิศวกรรมโปรตีน และการวิจัยที่มุ่งเน้นการทำความเข้าใจโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน นอกจากนี้ Fmoc-HoLeu-OH ยังถูกนำมาใช้ในการเตรียมไลบรารีเปปไทด์สำหรับการคัดกรองแบบ high-throughput ในการค้นพบยา