Для python2.7 + вы можете использовать itertools.compress
itertools.compress(b,a)
например
>>> from itertools import compress
>>> a=[True, False, True]
>>> b=[1,2,3]
>>> list(compress(b,a))
[1, 3]
в противном случае вы можете использовать понимание списка
>>> [j for i,j in zip(a,b) if i]
[1, 3]
Если вы хотите сделать это в своем списке простых чисел, может быть проще использовать перечисление
>>> primes = [False, False, True, True, False, True]
>>> list(compress(*zip(*enumerate(primes))))
[2, 3, 5]