叔丁基异腈是一种多功能的有机合成砌块，在化学研究领域应用广泛。其主要用途包括：

1. 多组分反应与杂环合成

它是Ugi反应、Passerini反应等多组分反应的关键组分，用于快速构建结构多样的化合物库。同时，它也广泛应用于合成吡咯、吲哚、香豆素、4H-色烯、异恶唑啉等各种具有生物活性的杂环化合物。

2. 氨基酸和多肽合成

可作为活性中间体，参与胺和羧酸的缩合反应，用于氨基酸和肽的合成。

3. 金属有机化学与配体

叔丁基异腈能与多种金属形成稳定的配合物。它可作为配体研究金属酶的活性位点（如细胞色素P450），或插入金属-碳键中形成亚氨基酰基配合物。

4. 特殊反应的应用

在自由基反应中，它可作为试剂用于开发无锡自由基反应新方法。在有机合成中，也用于捕获反应活性中间体（如2-环亚丙基-1,3-二酮）。