N-Boc-L-3,5-difluorophenylalanine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในงานวิจัยทางเภสัชวิทยาและเคมีอินทรีย์ สารนี้มักใช้เป็นสารตั้งต้นในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน ซึ่งอาจมีฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น ยาต้านมะเร็งหรือยาต้านเชื้อจุลชีพ นอกจากนี้ ยังมีบทบาทสำคัญในการศึกษากลไกการทำงานของเอนไซม์และกระบวนการทางชีวเคมี เนื่องจากโครงสร้างที่มีฟลูออรีนช่วยเพิ่มความเสถียรและความจำเพาะในการจับกับเป้าหมายทางชีวภาพ