5-Bromo-2,4-di-tert-butoxypyrimidine ใช้หลักๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ สารประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการผลิตเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตร โครงสร้างของมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนานิวคลีโอไซด์อะนาล็อก ซึ่งมีความสำคัญต่อยาต้านไวรัสและยารักษามะเร็ง นอกจากนี้ ยังใช้ในการปรับเปลี่ยนกรดนิวคลีอิก ช่วยในการศึกษาวัสดุทางพันธุกรรมและการพัฒนาเทคนิคบำบัดด้วยยีน ความเสถียรและปฏิกิริยาของมันทำให้เป็นบล็อกก่อสร้างที่หลากหลายในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน