BOC-Phe-OSU ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในกระบวนการทางเคมี โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันอะมิโนในช่วงที่ทำการเชื่อมต่อพันธะเปปไทด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการสังเคราะห์เปปไทด์แบบของแข็ง (Solid-phase peptide synthesis) ซึ่งช่วยให้กระบวนการมีประสิทธิภาพและแม่นยำมากขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษากลไกการทำงานของโปรตีนและเอนไซม์ รวมถึงการพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ