自从工业革命以来，无数的化学合成反应的研究带来了诸如塑料、药品、化妆品、杀虫剂、金属材料等数不胜数的生产和应用。然而，大量使用化石能源的这些化学合成过程不仅造成了地球温室气体增加、气候变化等诸多环境问题，也增加了人们患病的风险。为了解决这些问题，化学家们正在努力探索新的、环保的化学合成方法。甲烷的取代反应就是一种这样的方法。
甲烷是天然气的主要成份之一，其分子结构非常稳定，也很难发生化学反应。不过，在高温高压等条件下，甲烷也能够参与不同的反应，产生更有用的化合物。甲烷的取代反应（Methane substitution）即是通过这种方法获得目标产物的一种反应类型。
近年来，许多化学家通过研究甲烷的取代反应，成功合成出一些高附加值的产物，比如环庚烷、烯烃和芳香烃等。此外，甲烷的取代反应还可以用于生产低碳烯烃，这是一类重要的工业原料，在制造聚合物、涂料、油漆等方面具有广泛的应用前景。
采用甲烷取代反应技术，不仅能提高产物的选择性和收率，减少化学反应中的污染物排放和环境风险，并且还可以实现绿色化学合成反应，为化工产业的可持续转型提供强有力的支持。