Arheus

так почитайте про dnsautodiscovery и настройте так же.
нет никакой разницы, между внутренним локальным доменом и доменом, который виден из мира, как это у Гугля, Микрософта и еще стопицот крупных почтовых сервисов.

вот например из первой страницы гугля пару ссылок:
www.computerhouse.com/support/knowledgebase.php?action=displayarticle&id=10

или вот
hosting.intermedia.net/support/kb/?id=1306

на сайте микрософта в каличном машинном переводе. днс запись и xml файлик на сервере
support.microsoft.com/kb/940881/ru

вот еще
intinc.com/hosted-exchange/faq/a/change-dns-autodiscover.htm

Для Thunderbird есть вот такая штука: developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Thunderbird/Autoconfiguration (сам не пробовал)

Обычные роутеры обычно делают не только route, но и NAT с фаерволом до кучи.
Проблема, описываемая вами требует либо отключить на 2-м NAT (что-то типа iptables -t nat -F POSTROUTING плюс еще чего-нибудь, до кучи) либо вообще проще сделать — убить на 2-м dhcp, вставить провод от первого второму в один из LAN и наслаждаться. Если адресов не хватает — расширьте сеть.