La reazione tra cloro e butano è una reazione di sostituzione dei radicali liberi. In questo tipo di reazione, un atomo di cloro sostituisce un atomo di idrogeno nella molecola di butano. La reazione inizia con la formazione di un radicale cloro, che è un atomo altamente reattivo con un elettrone spaiato. Questo radicale può quindi reagire con un atomo di idrogeno nella molecola di butano, formando una molecola di acido cloridrico e un radicale butilico. Il radicale butilico può quindi reagire con un'altra molecola di cloro, formando una molecola di cloruro di butile e un nuovo radicale di cloro. Questo processo può continuare fino a quando tutti gli atomi di idrogeno nella molecola di butano non saranno stati sostituiti da atomi di cloro.

La velocità di una reazione di sostituzione dei radicali liberi è influenzata da una serie di fattori, tra cui la concentrazione dei reagenti, la temperatura e la presenza di inibitori o catalizzatori. È inoltre più probabile che la reazione avvenga se l'atomo di idrogeno che viene sostituito si trova su un atomo di carbonio terziario (un atomo di carbonio legato ad altri tre atomi di carbonio).

La reazione tra cloro e butano è un importante processo industriale per la produzione di idrocarburi clorurati, che vengono utilizzati come solventi, refrigeranti e materie plastiche.