Fmoc-4-Chloro-Phe-OH ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์ในฐานะส่วนประกอบหลัก โดยเฉพาะสำหรับการนำหมู่ phenylalanine ที่มีคลอรีนเข้าไปในโซ่เปปไทด์ มีคุณค่าในการพัฒนาเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพและยา โดยที่อะตอมคลอรีนสามารถเพิ่มความสัมพันธ์ในการจับ (binding affinity) หรือปรับเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์กับเป้าหมายทางชีวภาพ ใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการ solid-phase peptide synthesis (SPPS) เนื่องจากกลุ่มป้องกัน Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) ซึ่งช่วยให้การถอดกลุ่มป้องกันแบบเลือกเพศและการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพ การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการวิจัยด้านการค้นพบยา, การวิศวกรรมโปรตีน และการศึกษาความสัมพันธ์โครงสร้าง-ฤทธิ์ทางชีวภาพ (structure-activity relationships) ในเปปไทด์