Корректно: двух с половиной тысячный.
Подобные написания фиксирует «Русский орфографический словарь» РАН: двух с половиной летний, двух с половиной метровый, двух с половиной миллионный, двух с половиной процентный, двух с половиной тысячный и др. По аналогии: двух с половиной партийная система.
Верно: одна с половиной минута, полторы минуты.