De reactie tussen chloor en butaan is een vrije radicalensubstitutiereactie. Bij dit type reactie vervangt een chlooratoom een ​​waterstofatoom in het butaanmolecuul. De reactie wordt geïnitieerd door de vorming van een chloorradicaal, een zeer reactief atoom met een ongepaard elektron. Dit radicaal kan vervolgens reageren met een waterstofatoom in het butaanmolecuul, waarbij een waterstofchloridemolecuul en een butylradicaal worden gevormd. Het butylradicaal kan vervolgens reageren met een ander chloormolecuul, waarbij een butylchloridemolecuul en een nieuw chloorradicaal worden gevormd. Dit proces kan doorgaan totdat alle waterstofatomen in het butaanmolecuul zijn vervangen door chlooratomen.

De snelheid van een substitutiereactie door vrije radicalen wordt beïnvloed door een aantal factoren, waaronder de concentratie van de reactanten, de temperatuur en de aanwezigheid van remmers of katalysatoren. De reactie zal ook waarschijnlijker optreden als het waterstofatoom dat wordt vervangen zich op een tertiair koolstofatoom bevindt (een koolstofatoom dat gebonden is aan drie andere koolstofatomen).

De reactie tussen chloor en butaan is een belangrijk industrieel proces voor de productie van gechloreerde koolwaterstoffen, die worden gebruikt als oplosmiddelen, koelmiddelen en kunststoffen.