Boc-D-methionine sulfone ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในกระบวนการทางเคมี โดยเฉพาะในขั้นตอนการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโน เนื่องจากมีกลุ่ม Boc (tert-butoxycarbonyl) ที่ช่วยป้องกันกลุ่มเอมีนในช่วงการสังเคราะห์ นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการศึกษาวิจัยทางเภสัชวิทยาและชีวเคมีเพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะในกรณีที่ต้องการความจำเพาะเจาะจงของกรดอะมิโนในรูปแบบ D-enantiomer ซึ่งพบได้น้อยในธรรมชาติ แต่มีความสำคัญในการออกแบบโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพเฉพาะ