Понимание этого определения HList

Во-первых, вам не хватает части определения: самого объявления data family.

data family HList (l :: [*])
data instance HList '[] = HNil
newtype instance HList (x ': xs) = HCons1 (x, HList xs)

Это называется data family (доступно с расширением TypeFamilies).

pattern HCons x xs = HCons1 (x, xs)

Это двунаправленный шаблон (доступен с расширением PatternSynonyms).

Что такое синтаксис '[] и (x ': xs), который я вижу?

Знак ' перед конструкторами означает их продвигаемые аналоги на уровне типа. Для синтаксического удобства продвинутые списки и кортежи также нуждаются в дополнительной галочке (и мы по-прежнему можем писать '[] для пустого списка уровня типа и ': для минусов уровня типа. Все это доступно через расширение DataKinds.

Есть ли смысл использовать объявление newtype с кортежем (вместо объявления данных с двумя полями), кроме как избегать упаковки HCons1?

Да, чтобы убедиться, что HList имеет репрезентативную роль, что означает вы можете указать между HLists¹. Это слишком сложно, чтобы объяснять просто ответом, но вот пример того, когда все идет не так, как мы хотим, когда у нас есть

 data instance HList (x ': xs) = HCons x (HList xs)

вместо newtype instance (и без шаблона). Рассмотрим следующие newtype, которые репрезентативно эквивалентны Int, Bool и () соответственно.

newtype MyInt = MyInt Int
newtype MyBool = MyBool Bool
newtype MyUnit = MyUnit ()

Напомним, мы можем использовать coerce для переноса или разворачивать эти типы автоматически. Ну, мы хотели бы иметь возможность делать то же самое, но в целом HList:

ghci> l  = (HCons 3 (HCons True (HCons () HNil))) :: HList '[Int,   Bool,   ()]
ghci> l' = coerce l                               :: HList '[MyInt, MyBool, MyUnit]

Это работает с вариантом newtype instance, но не с data instance из-за ролей. (Подробнее об этом здесь.)

¹ технически, для data family в целом нет роли: роли могут быть разными для каждого instance/newtype - здесь нам действительно нужен только случай HCons, чтобы он был репрезентативным, так как именно он получает по принуждению. Проверьте этот билет Trac.

'[] и (x ': xs) являются синтаксисом списков на уровне типов в том смысле, что DataKinds языковое расширение позволяет продвигать типы в виды и конструкторы в типы; т. е. если k какой-то вид, то '[k] тоже вид, а '[] тип вида '[k], а если t :: k и ts :: '[k], то t ': ts :: '[k]. Все смещается на один.

Таким образом, в HList (x ': xs), x и xs соответствуют два типа: x соответствует "нормальному" типу вида * (например, Int), а xs соответствует другому списку уровня типа вида '[*]. В правой части определяется тип данных (newtype), который имеет конструктор HCons1 с параметром типа (x, HList xs).

В качестве примера мы можем иметь

HCons1 (1, HCons1 (True, HNil)) :: HList '[Int, Bool]

Или, используя синоним шаблона:

1 `HCons` True `HCons` HNil :: HList '[Int, Bool]

У меня нет хорошего ответа на ваш второй вопрос о том, почему он представлен как новый тип с кортежем.