Catalisadores homogêneos são frequentemente usados na indústria farmacêutica, mas sofrem de separação problemática da mistura de reação e subsequente reutilização. Como alternativa aos métodos tradicionais de separação, como destilação e extração, a nanofiltração de solvente orgânico (OSN) mostra um grande potencial para abordar o desafio de recuperar e reutilizar eficientemente catalisadores homogêneos, sem uso de alta energia e separação bifásica com energia. Aqui, demonstramos a recuperação efetiva de catalisadores homogêneos de paládio da mistura de reação usando membranas OSN comerciais em um estudo de caso de fabricação farmacêutica actual para sintetizar AZD4625, sem alterar o sistema de catalisador/ligante existente. Apesar dos desafios inerentes, o catalisador e o ligante recuperados foram reutilizados com sucesso até cinco vezes, mantendo alta conversão acima de 90%. Além disso, a avaliação do ciclo de vida mostra que a sustentabilidade do processo pode ser aprimorada ainda mais usando solventes biológicos mais ecológicos e implementando a recuperação do solvente para reduzir o consumo de solvente.