.NET3.5版のDLLも合わせて作る
VS2008の参照設定はそれを使う
実行時は*.exe.configのsupportedRuntimeで.NET4.5で動くように強制する
これならロードするDLLは4.5のが使える

それか、参照設定は使わずAssembly.LoadFromで
無理やりCLR2.0にロードする

4.5のexeに下位バージョンのアセンブリのロードは問題ないんだけどな