以潜手性酮为底物的氧化还原酶催化的不对称还原反应已经成为手性醇类化合物合成的重要制备方法之一。相比于全细胞催化，纯酶催化具有反应速率快、光学纯度高、副反应少、传质阻力小等特点。光学纯的(S)-4-氯-3羟基丁酸乙酯[(S)-CHBE]具有重要的工业用途，本研究从13株重组氧化还原酶构成的工具箱中筛选出高立体选择性催化还原4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)生成(S)-CHBE这一靶向反应的重组氧化还原酶，并对该关键酶及用于辅酶再生的葡萄糖脱氢酶GDH的酶学性质等进行了对比性验证等；在单一水相中构建了酶偶联辅酶循环体系，并运用基于动力学参数kcat建立的等式模型对参与偶联的双酶酶活力配比进行优化，进而实现高效经济的辅酶再生循环；构建了水/有机双相催化反应体系，催化不对称还原高浓度COBE，同时考察了不同酶偶联体系催化还原多种β-酮酯类化合物，研究了其催化反应规律，包括取代基的电子效应、空间位阻效应及参与反应的溶剂效应。主要结果如下：(1)利用GDH进行辅酶再生，通过纯酶催化体系从氧化还原酶构成的工具箱中，筛选得到了来源于Candida macedoniensisAKU4588的高立体选择性催化还原COBE生成(S)-CHBE的羰基还原酶CR2。对酶学性质研究表明，双酶催化特性存在一定差异：CR2催化的酶促反应最适pH及温度分别为pH4.5、40℃，在偏酸性及中性pH环境中稳定性较好；GDH催化的酶促反应最适pH及温度分别为pH7.0、42℃，在偏中性pH环境中稳定性较好，二者对温度都比较敏感，较高的温度对酶活力稳定性影响较大。动力学性质分析表明，两个酶各自催化的反应均属于Ordered Bi Bi或Theorell-Chance机制中的一种，CR2、GDH的催化常数kcat分别为8.45S-1、351.86S-1。受基团电子效应及空间位阻效应影响较大，羰基还原酶CR2对COBE及其结构类似物的底物选择性存在较大差异，本研究进一步拓展了CR2酶催化底物的适用性，其中COBE为其最适催化底物。(2)单一水相中构建了CR2与GDH双酶偶联实现辅酶循环的体系，确定其不对称催化还原COBE的最适反应条件分别为pH7.0、37℃、辅助底物与底物反应最适摩尔配比为1.8/1；基于动力学参数kcat的理论意义计算出理论最佳酶活力配比，最终确定为1/2.5；优化后的酶偶联体系在最佳条件催化底物反应15min，50mmol/L COBE可被完全转化为(S)-CHBE，产物光学纯度大于99.9%e.e.，时空产率为191.6mmol/L·h，比时空产率高达47.9mmol/L·h·U；相比于报道的酶偶联体系，本研究所构建的酶偶联体系表现出时空产率高、酶分子经济性好等特点。(3)以模式底物COBE为研究目标，系统考察了底物及其产物对酶的抑制及毒害作用，从17种有机溶剂中筛选较适合该体系的有机相邻苯二甲酸二丁酯，进一步确定水/有机双相最佳比例为1:1；在此基础上，采用先单水相后双相的反应形式，结合底物补料策略将底物浓度提高至300mmol/L，反应6h后产物得率高达97.4%，有机相中产物浓度达到475mmol/L，比时空产率达到16.2mmol/L·h·U。对酶偶联体系催化还原不同β-酮酯类化合物的研究发现，当β位置甲基的氢原子被卤族元素取代时，产物构象均为S型，且随着CR2对各底物选择性的降低，产物e.e.值呈现类似的下降现象；当β位置上取代基为苯基或苯环上含有取代基的基团时，产物的构型则发生翻转，均为R型；当β位置基团为甲基时，对于酯基上连接不同烷基的β-酮酯，凡能检测到的产物均为R型。采用不同双相体系均可有效提高产物得率，而且离子液体反应介质能够有效改善CR2酶对大部分β-酮酯类底物的立体选择性，产物光学纯度有较大提高(>95%e.e.)，离子液体介质在酶催化领域的应用为高光学纯度手性化合物的制备提供新的有效途径。