Fmoc-Leucinol ใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์เป็นกลุ่มป้องกันสำหรับกลุ่มอะมิโนของ leucinol โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งกลุ่ม Fmoc สามารถถอดออกได้ง่ายภายใต้สภาวะเบสอ่อน เช่น ไพเพอริดีน อนุญาตให้สร้างเปปไทด์ทีละขั้นตอน สารประกอบนี้ยังใช้ในการเตรียม peptidomimetics และโมเลกุลชีวภาพอื่นๆ โดยที่ส่วน leucinol สามารถให้คุณสมบัติโครงสร้างหรือฟังก์ชันเฉพาะ นอกจากนี้ Fmoc-Leucinol ใช้ในการพัฒนา chiral catalysts และ ligands สำหรับ asymmetric synthesis โดยใช้ stereochemistry เพื่อเหนี่ยวนำ enantioselectivity ในปฏิกิริยาเคมี การประยุกต์ใช้ขยายไปถึง materials science โดยสามารถรวมเข้าไปใน polymers หรือ supramolecular structures เพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของพวกมัน