(S)-3-((tert-butoxycarbonyl)amino)pentanoic acid ใช้หลักในการสังเคราะห์สารอินทรีย์และการวิจัยเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการเตรียมสารประกอบชีวภาพต่างๆ โดยเฉพาะในการพัฒนายาที่มีฐานเป็นเปปไทด์ กลุ่มป้องกัน tert-butoxycarbonyl (Boc) ในโมเลกุลมีความสำคัญในการปกป้องกลุ่มอะมิโนระหว่างกระบวนการสังเคราะห์หลายขั้นตอน เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาที่เลือกสรร สารประกอบนี้มักใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลคีรัล โดยสเตอรีโอเคมีของมันมีบทบาทสำคัญในการบรรลุความบริสุทธิ์ของเอนแอนติโอเมอร์ที่ต้องการ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการผลิตอนุพันธ์กรดอะมิโนและเปปไทโดมิมเมติก ซึ่งจำเป็นต่อการค้นพบยาและเคมียารักษา การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการศึกษายับยั้งเอนไซม์และลิแกนด์รีซีพเตอร์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการพัฒนายารักษา