هالوآلکان ها پل مهمی بین هیدروکربن ها و مشتقات هیدروکربنی در سنتز آلی هستند. نقش اصلی آنها دستیابی به تبدیل گروه عملکردی و ساخت اسکلت کربنی است. کاربردهای اصلی آنها به شرح زیر است:
دستیابی به تحول گروه کارکردی و معرفی گروه های هدف مختلف.
از طریق واکنش‌های مختلف هالوآلکان‌ها، اتم‌های هالوژن می‌توانند به گروه‌های عاملی رایج مختلفی تبدیل شوند:
گروه هیدروکسی (-OH): هالوآلکان ها تحت شرایط گرمایش با محلول آبی NaOH هیدرولیز می شوند. هالوژن با گروه هیدروکسیل جایگزین می شود تا الکل بدست آید. این یک روش رایج برای معرفی گروه های هیدروکسیل در سنتز آلی است، مانند هیدرولیز بروماتان برای تولید اتانول.
گروه آمینو (-NH2): هالوآلکان ها تحت آمونولیز قرار می گیرند که در آن هالوژن با گروه آمینه جایگزین می شود تا ترکیبات آمینی به دست آید.
کربن-پیوند دو/سه‌گانه کربن: هالوآلکان‌ها تحت شرایط گرمایش با محلول الکلی NaOH تحت واکنش‌های حذف قرار می‌گیرند و HX را از بین می‌برند و یک پیوند غیراشباع تشکیل می‌دهند. این می تواند برای تهیه آلکن ها و آلکین ها از هیدروکربن های اشباع استفاده شود. به عنوان مثال، از بین بردن 1،2-دیبروماتان استیلن تولید می کند. این یک مرحله ضروری در تبدیل هیدروکربن های اشباع به هیدروکربن های غیر اشباع است.
گروه سیانو (-CN): هنگامی که هالوآلکان با سیانید سدیم گرم می‌شود، جایگزینی رخ می‌دهد و اتم هالوژن را با گروه سیانو جایگزین می‌کند تا نیتریل تشکیل شود و مبنایی برای تبدیل بعدی به اسیدهای کربوکسیلیک، آمین‌ها و غیره فراهم شود.
تغییر تعداد و موقعیت گروه های عاملی برای تنظیم ساختار مولکولی
تغییر تعداد گروه های عاملی: آلکن ها ابتدا تحت واکنش های افزودن با عناصر هالوژن قرار می گیرند تا دی هالوآلکان ها را تشکیل دهند، سپس هیدرولیز می شوند و دیول ها را می دهند. گروه های تک عاملی را می توان به گروه های دو عملکردی تبدیل کرد، به عنوان مثال، اتیلن → 1،2-دی بروموتان → اتیلن گلیکول، که مواد اولیه را برای سنتز بعدی پلی استرها و پلی اترها فراهم می کند.
تنظیم موقعیت گروه های عاملی: اگر موقعیت گروه هیدروکسیل در یک الکل نیازهای مصنوعی را برآورده نکند، می توان الکل را ابتدا به هالوآلکان تبدیل کرد، سپس برای به دست آوردن یک آلکن حذف کرد و در نهایت دوباره به آن اضافه کرد تا اتم هالوژن/گروه هیدروکسیل دوباره معرفی شود، بنابراین موقعیت گروه عاملی تغییر می کند.
ساخت یک اسکلت کربنی برای طولانی کردن یا جفت کردن زنجیره های کربنی
هالوآلکان ها واسطه های مهم برای گسترش زنجیره های کربن در سنتز آلی هستند:
هالوآلکان‌ها تحت واکنش‌های جایگزینی با سیانید سدیم، استیل استونات سدیم و غیره قرار می‌گیرند و مستقیماً اتم‌های کربن را به مولکول اضافه می‌کنند و باعث افزایش طول زنجیره کربن می‌شوند.
معرف های گریگنارد (RMgX) با واکنش هیدروکربن های هالوژنه با منیزیم در دی اتیل اتر بی آب تهیه می شوند. معرف‌های گریگنارد می‌توانند با آلدئیدها، کتون‌ها و دی‌اکسید کربن واکنش‌های افزودنی داشته باشند تا الکل‌ها یا اسیدهای کربوکسیلیک با اتم‌های کربن بیشتری نسبت به هالوآلکان اصلی تولید کنند، که این روش مهمی برای ساخت پیوندهای کربن{{1}کربنی است.
هیدروکربن‌های هالوژنه می‌توانند تحت واکنش وودز با سدیم فلزی قرار گیرند تا آلکان‌های زنجیره بلند- با تعداد اتم‌های کربن دو برابر شود.