(R)-1-Boc-3-(Bromomethyl)pyrrolidine ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบทางเคมีที่มีโครงสร้างซับซ้อน โดยเฉพาะในกระบวนการสร้างโมเลกุลที่มีวง pyrrolidine ซึ่งเป็นโครงสร้างสำคัญในสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ใช้ในการผลิตยาต้านไวรัส ยาต้านมะเร็ง และสารออกฤทธิ์ต่อระบบประสาท นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการปรับเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพหรือความจำเพาะของยา โดยกลุ่ม Boc (tert-butoxycarbonyl) ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกันที่สามารถกำจัดออกได้ง่ายในขั้นตอนการสังเคราะห์ขั้นต่อไป